【文章內容簡介】 同 ,其 X線輻射強度的分布呈單峰、雙峰和多峰， 在同樣焦點尺寸的情況下，焦點中央輻射強度越強，其影像分辨率越高。診斷用 X線管的焦點一般是雙峰分布。 Ｘ線的焦點 —— 有效焦點 有效焦點： 有效焦點又稱作用焦點。 實際焦點在 X線管長軸垂直方向上的投影面為有效焦點。 由于這個角度的關系，垂直于 X線管長軸方向投影所形成的焦點變小。 Ｘ線的焦點 —— 有效焦點 ＊電子束所轟擊的靶面與X線管長軸垂直平面之間的夾角稱為陽極傾角。 當陽極傾角為 θ 時，有效焦點與實際焦點的關系是： 有效焦點 =實際焦點 sinθ Ｘ線的焦點與成像質量 有效焦點與成像質量的關系： 有效焦點越小，影像清晰度就越高。 當有效焦點為點光源時，清晰度最高；當有效焦點變大時，在圖像邊界產(chǎn)生的半影也越大，造成邊界模糊。但 有效焦點變小，實際焦點也相應變小， X線管的容量就減小。 Ｘ線的焦點與成像質量 有效焦點與成像質量的關系： 從 X線管的功率來看，實際焦點越大越好。焦點面積大，單位時間內陽極能承受較高的熱量，對提高功率有利， X線管的容量就大。一般采用雙焦點 X線管，透視用小焦點，攝影用大焦點。 減小有效焦點面積可通過減小實際焦點尺寸和減小靶角來實現(xiàn)。 Ｘ線的焦點方位特性 焦點方位性： X線呈圓錐型放射，在照射野不同的方位上，有效焦點的尺寸是不相同的。 投影方位越靠近陽極，有效焦點尺寸越小，越靠近陰極就越大 。若投影方向偏離管軸線與電子入射方向所組 成的平面時，有效焦點形狀 還會發(fā)生失真。 X線焦點的中心點必須是電 子的撞擊點。 使用時需保 持實際焦點、 X線輸出窗中 心、投影中心三點一線， 即 X線中心對準影像中心。 管軸線 Ｘ線的焦點方位特性 陽極效應： 由于陽極靶面是傾斜的，使得有效焦點面積和 X線強度的分布不均勻，平行于 X線管長軸方向上，靠近陽極端的 X線強度和有效 焦點面積小于陰極端，這 種效應稱為 陽極效應 。 也 稱稱為 足跟效應。 所以在投照中可將被照體 厚度厚，密度大的一側置 于陰極端 ， 厚度薄，密度 小的一側放陽極端。 管軸線 Ｘ線的焦點增漲 焦點增漲： 當管電流增大時，電子束的電子數(shù)量增多，由于電子之間庫侖力（斥力增大）的作用，使焦點尺寸出現(xiàn)增大的現(xiàn)象。 ＊管電壓一定時，焦點增漲的大小隨管電流增加而變大，而管電壓變化影響較小。 ＊由此可見： 有效焦點的 大小與實際焦點、投影方 位、管電流和管電壓有關。 旋轉陽極Ｘ線管 由于固定陽極的焦點大小、清晰度、功率之間之間存在著矛盾，為了達到既 提高功率 ，又 縮小焦點 的目的，推出了旋轉陽極 X線管。大多數(shù)旋轉陽極X線管也是由 陽極、陰極和玻璃殼 三部分組成。 旋轉陽極Ｘ線管 旋轉陽極Ｘ線管的 陽極靶面做成了圓盤狀并高速旋轉，在發(fā)生 X線時， 陰極發(fā)射出的電子，轟擊在轉動的陽極靶面上，產(chǎn)生的熱量被均勻地分布在轉動的圓形面積上。 旋轉陽極Ｘ線管 這樣實際轟擊的點的尺寸不變，空間位置不變，也就是 實際焦點不變 ，而轟擊的面積因陽極轉動而大大增加，使 熱量分布面積大大增加 ，較大地提高了 Ｘ線管的功率，同時陽極傾角較小，有效焦點減小。 旋轉陽極Ｘ線管 靶盤： 靶盤為直徑 70? 150mm之間的單凸輪圓盤，中心固定在轉軸上，轉軸的另一端與轉子相連，必須有良好的運動平衡性。 ＊ 旋轉陽極 X線管的陽極 主要由靶面、轉軸、軸承、轉子組成。 旋轉陽極Ｘ線管 靶面： 靶面具有一定的傾斜角，角度在 6? ? ?之間。采用錸鎢合金（ 10%? 20%錸 )做靶面，鉬或石墨做靶基，制成鉬基錸鎢合金復合靶，或者石墨基錸鎢合金復合靶。錸鎢合金靶面晶粒變細，抗熱脹性提高，再結晶溫度上升，使靶面龜裂減少。 旋轉陽極Ｘ線管 靶面： 錸鎢合金靶和純鎢靶比較，錸鎢合金靶的劑量明顯優(yōu)于純鎢靶。鉬或金屬石墨熱容量比鎢大，散熱率比鎢好，而質量比鎢要小，靶體重量輕而熱容量大，有效地提高了 X線管連續(xù)負荷的能力。 旋轉陽極Ｘ線管 轉子： ＊ 轉子由無氧銅制成， 轉子在 X線管的玻璃壁內，而定子線圈卻裝在 X線管的玻璃壁外。 轉軸裝入軸承套內，兩端有兩只軸承。 ＊ 在轉子的周圍加上旋轉磁場后（定子線圈得電產(chǎn)生旋轉磁場），轉子發(fā)生轉動，轉子的轉速由下式?jīng)Q定： n = 120 f/p (r/min) 式中： n為轉子的轉速； f為電源頻率； p為定子極數(shù)，一般為 2極，實際轉速要比計算值低約 5%～ 6%。 旋轉陽極Ｘ線管 轉子： ＊ 旋轉陽極 X線管的陽極轉速對陽極允許承載能力影響很大，為提高 X線管的使用功率，一般 采用提高電源頻率的方法來增加轉速 。 n = 120 f/p (r/min) ＊ 低速管的陽極轉速約 2800r/min， 高速管陽極轉速（ f=150Hz)一般約為 8500r/mim或以上 。 轉速越高，電子束在靶面某點停留時間越短，靶面溫差越小， X線管的功率就越大。 旋轉陽極Ｘ線管 轉子： ＊ 因軸承溫度不能過高， 為了避免過多的熱量傳導到軸承，與轉子連接支撐陽極靶體的鉬桿做的很細，或采用 管狀的鉬桿 。 ＊ 為增加轉子的熱輻射，對轉子進行 黑化處理 ， 表面黑化使熱輻射提高 1倍，使從陽極靶傳導過來的熱量，大部分都從轉子表面輻射出去。 旋轉陽極Ｘ線管 軸承： ＊ 軸承由耐熱合金鋼制成，可以承受較高的工作溫度（約 400 ?C左右），但不能超過 460 ?C。 ＊ 為減少軸承和轉軸之間的摩擦力，軸承潤滑劑都采用固體潤滑材料（油脂類潤滑劑因溫度升高會蒸發(fā)汽化），如二硫化鉬、銀、鉛等。 旋轉陽極Ｘ線管 ＊ 為減少不必要的摩擦，避免無用的空轉，在旋轉陽極啟動控制電路中，還專門設計有轉子制動電路（剎車電路），使得射線結束后制動功能啟動，使空轉的陽極很快停下來。 ＊ 旋轉陽極 X線管 轉子靜轉時間，是指從切斷定子電源開始到轉子停止轉動所需要的時間 ，一般為30min左右。如轉子靜轉時間低于 1min,表明軸承已明顯磨損。定子線圈安裝在球管玻璃殼外。 特殊Ｘ線管 ＊普通 X線管： 固定陽極 X線管和旋轉陽極 X線管 ＊特殊 X線管： 金屬陶瓷旋轉陽極 X線管 三極 X線管 軟 X線管 液態(tài)金屬軸承 X線管 CT用 X線管 金屬陶瓷旋轉陽極Ｘ線管 ＊ 外殼用硬質玻璃制成的 X線管，長時間連續(xù)使用后，往往由于玻璃壁擊穿而損壞。因為在新管時玻璃壁是絕緣體，陽極靶面反彈和 二次電子有部分散射到管壁上，隨著 X線管的使用時間延長， 燈絲蒸發(fā) 和陽極靶面的 鎢蒸發(fā)使玻璃壁 附著一層 金屬鎢的沉積物 （沉積層與陽極相連類似第三電極）， 高速電子對玻璃壁的 轟擊侵蝕 ，最后 導致玻璃壁被擊穿 。 金屬陶瓷旋轉陽極Ｘ線管 ＊ 為了消除鎢沉積層的影響，延長 X線管的壽命，推出了金屬陶瓷旋轉 X線管，它的 外殼用金屬和陶瓷組合而成，金屬和陶瓷之間采用鈮過渡，用銅焊接 。 X線管中間的 金屬部分接地 ，以吸收二次電子，窗口 出線處用鈹窗 以使 X線通過。 金屬陶瓷旋轉陽極Ｘ線管 ＊ 金屬靠近陽極一端嵌入玻璃殼中， 金屬靠近陰極一端嵌入 陶瓷內， X線管中的玻璃和陶瓷部分起絕緣作用，金屬部分接地，以捕獲二次電子。 金屬陶瓷旋轉陽極Ｘ線管的優(yōu)點 消除了鎢沉積層導致的 X線管損壞的危險。解決了因管壁擊穿而壽命終結的問題。 可將燈絲加熱到較高的溫度，提高了 X線管的負荷。 管壁上的電場和電位梯度保持不變，可在低 kV下使用較高的 mA。 金屬陶瓷旋轉陽極Ｘ線管 ＊ 大功率 陶瓷 陶瓷 X線管使用大直徑（120mm）復合靶盤、小陽極傾角（ 9? ? 13? ）。陽極在兩端有軸承支撐的軸上旋轉，用陶瓷絕緣，裝在接地的金屬管殼內，管殼裝在鋼制管套中。 三極Ｘ線管 三極Ｘ線管是 在普通Ｘ線管的陰極和陽極之間加一個控制柵極，又稱柵控Ｘ線管。 柵控Ｘ線管結構： 柵控Ｘ線管陰極的結構比 較特殊，在燈絲的前面加 有柵極，在柵極的四周設 有聚焦極，燈絲和聚焦極 之間相互絕緣，柵極電位 就加在燈絲與聚焦極之間。 三極Ｘ線管 柵控Ｘ線管的控制原理 ： 當柵極加上一個對陰極而言是負電位（ 2? 5kV）或負脈沖電壓時，可使陰極發(fā)射的熱電子完全飛不到陽極上（阻擋電子作用），形不成管電流，因此不會產(chǎn)生Ｘ線。當負電壓或負脈沖消失時，陰極發(fā)射的熱電子在強電場的作用下飛向陽極，形成管電流，產(chǎn)生Ｘ線。因此， 三極Ｘ線管Ｘ線的輻射不但取決于燈絲電壓和管電壓，還取決于柵極電位。 三極Ｘ線管 柵控Ｘ線管的特性 燈絲發(fā)射特性： 由于柵極負電位對電子流起阻止作用，因此 其燈絲發(fā)射特性要比一般Ｘ線管差，獲得相同的管電流，柵控Ｘ線管的燈絲加熱電流要比一般Ｘ線管的燈絲加熱電流大得多。組成柵極的金屬絲之間距離越大，發(fā)射特性就越好，但加在柵極上的負電位也要相應提高。 三極Ｘ線管 燈絲發(fā)射特性： 三極Ｘ線管 柵控Ｘ線管的特性 燈絲發(fā)射特性： 為了提高柵控Ｘ線管的管電流，設計出另一種結構的柵控Ｘ線管，使 燈絲與陰極頭相互絕緣，負電位加在陰極頭上，這樣，陰極頭既起著聚焦作用，又起著柵極作用 。它的柵極切斷電壓為 。 三極Ｘ線管 柵控Ｘ線管的特性 截止特性： 不同管電壓時，使管電流截止的柵極電位也不同。當管電壓為 125kV時，截止管電流的柵極電位為 。柵極電位的變化會引起燈絲附近的電位分布發(fā)生變化，從而焦點寬度也隨著改變（長度變化不大）。一般在燈絲兩端使柵極金屬絲的間隔變小，可改變上述現(xiàn)象。 三極Ｘ線管 柵控Ｘ線管的特性 時間控制特性：作瞬間X線攝影時，在柵控Ｘ線管的的柵極上加一矩形負脈沖電壓。對Ｘ線管本身來說，瞬間攝影時間可短到10us。但由于高壓電纜存在電容，其實用的臨界值為1ms。 柵控技術 柵控技術可去掉由球管產(chǎn)生的軟射線，可減少 30%的皮膚劑量 柵控 軟射線 2KV~ 5KV + _ 柵控Ｘ線管 為了減少軟射線， DSA設備的 X線管均采用了柵極控制技術，即在 X線管的陰極與陽極之間再加一個控制柵極，基本原理為： 當控制柵極加上一個對陰極而言的負電位（ 2 ～ 5kV）時，管電流被截止。當負電位消失，管電流導通， X線即發(fā)生。 柵控技術有效去除了電壓爬升與降落時低速電子產(chǎn)生的大量的軟射線